洛谷P9235 [蓝桥杯 2023 省 A] 网络稳定性
[Problem Discription]\color{blue}{\texttt{[Problem Discription]}}[Problem Discription]
给定一个 nnn 个点和 mmm 条无向边组成的图,每条边都有一个边权 ωi\omega_{i}ωi。
一条路径的稳定性定义为这条路径上所有边的边权的最小值。
从给定节点 uuu 到 vvv 的总价值定义为从 uuu 到 vvv 的所有路径各自稳定性的最大值。如果没有路径联通 u,vu,vu,v,那么价值为 −1-1−1。
qqq 组询问,每次询问给定 u,vu,vu,v,求 uuu 到 vvv 的总价值。
1≤n,q≤1×105,1≤m≤3×1051 \leq n,q \leq 1 \times 10^{5},1 \leq m \leq 3 \times 10^{5}1≤n,q≤1×105,1≤m≤3×105。
[Analysis]\color{blue}{\texttt{[Analysis]}}[Analysis]
最小值最大的问题一般都是二分,但是这题不是。
首先是否联通可以用并查集求解,非常简单。
可以先考虑图联通的情况,不联通的情况不过也就是由几个联通的图组成。
考虑一个 nnn 个点 mmm 条边的联通的图(注意这里的 n,mn,mn,m 和题目里的 n,mn,mn,m 意义不相同)。首先先证明最终答案一定是最大生成树里的边。
证明依旧是采用反证法:如果最终答案里某一条路径不是最大生成树里的路径,那么我们考虑那条不在最大生成树里的边:
- 它的边权小于最大生成树里的最小边,那么既然最大生成树就足以把图里的所有节点联通,并且稳定性更好,为什么非要走这条边呢?
- 它的边权大于最大生成树里的最小边,它不在最大生成树肯定是因为最大生成树里有那么一条路径,这条路径上所有边的稳定性比这条边要大,而且这条路径联通了这条路径的两个节点(假设这两个节点是 u,vu,vu,v)。既然这样,我们的路径就可以这么修正:其它边不变,这条不在最大生成树里的边用最大生成树里联通 u,vu,vu,v 的若干条边代替。这样总答案一定不会变劣。
既然答案一定诞生在最大生成树里,那就先把最大生成树建立出来呀。
建立最大生成树后,由于在树上任意两个节点间一定有且只有一条路径连接。问题就变成了求这条路径上所有边的稳定性的最小值。
树上倍增的典例呀。类似于倍增求 LCA 的那种算法。在求 LCA 的同时顺带可以把这个值求出。
具体来说,就是设 fi,uf_{i,u}fi,u 表示从 uuu 到其 2i2^{i}2i 级祖先的路径的最小值,那么有:
fi,u=min{fi−1,u,fi−1,fai−1,u}f_{i,u}=\min\left \{ f_{i-1,u},f_{i-1,\text{fa}_{i-1,u}} \right \}fi,u=min{fi−1,u,fi−1,fai−1,u}
其中 fai,u\text{fa}_{i,u}fai,u 表示 uuu 的第 2i2^{i}2i 级祖先。
总时间复杂度 O(nlogn)O(n \log n)O(nlogn)。
Code\color{blue}{\text{Code}}Code
const int N=1e5+100;
const int M=3e5+100;
const int inf=0x3f3f3f3f;
struct PraticalLink{
int u,v,w;
bool operator < (PraticalLink t) const{
return w>t.w;
}
}Link[M];
struct UnionFind{
int Fa[N],n;
void clear(int n){
for(int i=1;i<=n;i++) Fa[i]=i;
}
int getf(int x){
if (Fa[x]==x) return x;
return Fa[x]=getf(Fa[x]);
}
void merge(int x,int y){
int u=getf(x),v=getf(y);
if (u==v) return;
Fa[v]=u;
}
bool query(int u,int v){
return getf(u)==getf(v);
}
}Reach,Kru;//封装一个并查集
struct edge{
int nxt,to,val;
}e[M<<1];int h[N],ecnt;
inline void add(int u,int v,int w){
e[++ecnt]=(edge){h[u],v,w};h[u]=ecnt;
e[++ecnt]=(edge){h[v],u,w};h[v]=ecnt;
}
int n,m,q;
void Kruskal(){
sort(Link+1,Link+m+1);
Kru.clear(n);
for(int i=1;i<=m;i++)
if (!Kru.query(Link[i].u,Link[i].v)){
add(Link[i].u,Link[i].v,Link[i].w);
Kru.merge(Link[i].u,Link[i].v);
}//建立最小生成树
}
int Fa[22][N],minn[22][N],dep[N];
void dfs(int u,int fa){
dep[u]=dep[fa]+1;
for(int i=h[u];i;i=e[i].nxt){
int v=e[i].to;
if (v==fa) continue;
Fa[0][v]=u;minn[0][v]=e[i].val;
dfs(v,u);
}
}
void dispose(){
for(int j=1;j<=20;j++)
for(int i=1;i<=n;i++){
Fa[j][i]=Fa[j-1][Fa[j-1][i]];
minn[j][i]=min(minn[j-1][i],minn[j-1][Fa[j-1][i]]);
}
}//树上倍增
int query(int u,int v){
int ans=inf;
if (dep[u]<dep[v]) swap(u,v);
for(int i=20;i>=0;i--)
if (dep[u]-dep[v]>=(1<<i)){
ckmin(ans,minn[i][u]);
u=Fa[i][u];
}
if (u==v) return ans;
for(int i=20;i>=0;i--)
if (Fa[i][u]!=Fa[i][v]){
ckmin(ans,min(minn[i][u],minn[i][v]));
u=Fa[i][u];v=Fa[i][v];
}
ckmin(ans,min(minn[0][u],minn[0][v]));
return ans;
}
int main(){
n=read();m=read();q=read();
Reach.clear(n);
for(int i=1;i<=m;i++){
Link[i].u=read();
Link[i].v=read();
Link[i].w=read();
Reach.merge(Link[i].u,Link[i].v);
}
Kruskal();
for(int i=1;i<=n;i++)
if (Reach.Fa[i]==i) dfs(i,0);
dispose();
for(int i=1;i<=q;i++){
int u=read(),v=read();
if (!Reach.query(u,v)) printf("-1\n");
else printf("%d\n",query(u,v));
}
return 0;
}
read() 表示快读
ckmin(a,b) 表示取 a,b 间的较小值并把之赋值给 a
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